重金属离子具有高毒性、生物蓄积性及难降解性。随着经济的飞速迅猛发展,重金属离子污染日趋严重,生物体的机体健康及环境的可持续发展受到严重威胁,而开发经济快捷、灵敏度高、特异性强的重金属离子检测方法是早期预警重金属污染的关键。生物传感技术具有灵敏度高、响应速度快、成本低廉以及能够进行连续监测等优点,为环境中重金属离子的高灵敏、高特异性、简便快速的检测提供了新的思路。生物传感体系的识别元件中,核酸适配体由于具有特异性强、分子质量小、结构稳定、靶分子范围广、信号输出机制灵活、易于合成和修饰等独特优势,能有效替代传统的酶和抗体等物质,成为生物传感体系识别元件的佳选。表面增强拉曼散射（SERS）是一种振动光谱技术,具有灵敏度高、抗光漂白、响应时间短、谱带分辨率高、光谱指纹信息丰富等大量固有优势。基于SERS技术所建立起来的SERS传感技术拥有高选择性、高灵敏度、高通量检测、操作简单、无需样品预处理等众多闪光点,成为分析化学领域最具潜力的检测工具之一,已被广泛应用于食品安全监测、环境污染物检测及生物医学等诸多领域。然而,如何获得稳定性好、可重现的SERS信号以提高SERS技术定量检测的准确度以及提高其灵敏度是当前SERS生物传感技术面临的一个关键性挑战。因此,本论文针对当前SERS技术在生物传感检测领域的前沿问题,为了充分利用SERS技术和生物传感技术两者的优势。先后发展了半胱氨酸功能化的“信号增强”型SERS生物传感方法和比率型核酸适配体SERS传感方法两种传感技术。本论文主要研究内容如下:1.“信号增强”型SERS传感技术用于铜离子的定量检测研究（第2章）针对当前铜离子(Cu²⁺)检测方法操作复杂、灵敏度低以及“信号衰减”型传感法容易出现“假阳性”结果的现状,依据贵金属纳米颗粒光学性质的距离依赖性及半胱氨酸（Cys）中氨基、羧基对Cu²⁺强的配位能力,发展了一种基于Cys-Cu²⁺-Cys三元配位系统的“信号增强”型SERS传感技术用于C u²⁺的检测研究。采用具有强SERS增强效应的银包金核壳纳米颗粒（Au@Ag NPs）作为基底,将4-巯基吡啶及Cys共同功能化的SERS基底作为SERS探针。Cu²⁺存在下,Cu²⁺与Cys络合导致纳米颗粒基底发生团聚,从而使4-巯基吡啶的SERS信号极大的增强。基于4-巯基吡啶的SERS信号强度的变化,达到定量检测Cu²⁺的目的。该方法具有较高的灵敏度,可检测到低至5 nM的Cu²⁺。更重要的是,该方法操作简便、响应快速、无需繁琐的标记过程,且有望发展成为其它重金属离子检测的一种普适法。2.比率型核酸适配体SERS传感技术用于银离子的定量检测研究（第3章）针对SERS传感技术中SERS信号稳定性、重现性差的问题,结合比率型策略及核酸适配体的优势,本章提出了一种比率型核酸适配体SERS传感技术用于银离子（Ag⁺）的定量检测研究。采用吡啶（Dpy）分子作为内标分子,将两端分别被巯基及拉曼报告分子Rox双重标记的富C序列核酸链作为识别探针固定于SERS基底表面,并与互补链杂交形成刚性的双链结构。识别探针能特异性识别Ag⁺并形成稳定的C-Ag⁺-C类发卡结构,从而拉近了Rox与基底表面间的距离,极大地增强了Rox的SERS信号强度,而Dpy的SERS信号强度几乎保持不变。采用两种拉曼信号分子的SERS信号强度的比值作为定量标准,实现了对Ag⁺的检测。其具有较宽的检测范围和较高的灵敏度,在0.1至100 nM范围内,两种信号分子SERS信号强度的比值与银离子浓度间呈现出良好的线性关系,相关系数达0.989,检测限为50 pM。且该传感方法表现出良好的稳定性和重现性,不同批次间SERS信号强度的标准偏差为6.2%。此外,该方法还可用于实际水样中Ag⁺的测定,加标测得的回收率在可取的范围内（96.9-106.1%）,并且本方法所获得的结果与使用标准AFS方法所检测到的结果基本一致,该方法能有效提高SERS技术定量检测的准确度。